Der Protolis-Leitfaden zum Spritzgießen

Die Grundlagen

Da die Industrie nach effizienten und kostengünstigen Fertigungsmethoden sucht, sticht das Kompressionsformen von Gummi hervor. Dieser Prozess liefert langlebige, hochwertige, flexible Teile und vereint Designvielfalt mit Materialkompatibilität. Wissen über diese Technik zu erlangen, ist entscheidend für diejenigen, die den sich entwickelnden Marktanforderungen gerecht werden möchten.

Was ist Kompressionsformen?

Das Kompressionsformen ist eine Fertigungstechnik, bei der vorgeschnittenes Material (sogenannte „Preform“) wie Silikon oder Gummi in eine beheizte Formhöhle eingelegt wird. Die Form wird dann geschlossen, und das Material wird durch angewandten Druck und Wärme in Form gebracht. Dieser Prozess sorgt dafür, dass das Material die Formhöhle vollständig ausfüllt und Luftblasen beseitigt werden. Die Wärme dient auch dazu, das Gummi zu katalysieren und zu verfestigen, während der Druck für eine gründliche Füllung der Form und Entfernung von Luft sorgt. Die Thermoplasten müssen dann Zeit haben, um ordnungsgemäß zu härten und die gewünschte Haltbarkeit sowie Formkonsistenz zu erreichen. Diese Methode wird in der Regel verwendet, um hochpräzise, langlebige Gummikomponenten mit niedriger Shore-Härte in verschiedenen Industrien herzustellen.

Wie funktioniert das Kompressionsformen?

Das Kompressionsformen von Gummi ist eine bewährte Methode zur Herstellung langlebiger flexibler Teile wie Dichtungen und Dichtungen. Der Prozess ist einfach und umfasst mehrere wichtige Schritte:

1. Maschinenvorbereitung: Der Prozess beginnt mit der Kompressionsformmaschine, bei der die Form vorgeheizt wird, um die Aushärtung des Gummis zu optimieren. Die Temperatureinstellungen und die Kompressionszeit sind entscheidend, da sie die Qualität und Eigenschaften des Endprodukts beeinflussen.
2. Materialvorbereitung: Gummipreformen werden genau gewogen und überprüft, bevor sie in die Form gelegt werden. Dies ist wichtig, um Fehler wie schwache Teile durch Unterfüllung oder überschüssiges Material (Grate) durch Überfüllung zu vermeiden.
3. Kompressionsprozess: In dieser zentralen Phase wird die Preform in die beheizte Form gelegt, die dann geschlossen wird, um das Material zu komprimieren. Wärme und Druck werden angewendet, wodurch das Duroplastmaterial die Form annimmt. Während dieses Schritts wird auch eingeschlossene Luft durch einen Entgasungsschritt entfernt, um Hohlräume oder Schwachstellen im Endprodukt zu verhindern.
4. Entgraten: Nachdem das Duroplastmaterial ausgehärtet ist, wird die Form geöffnet, und das überschüssige Material wird entfernt. Dieser Schritt stellt sicher, dass das Endprodukt präzise dimensionale Anforderungen erfüllt.
5. Qualitätskontrolle und Endprodukt: Der letzte Schritt umfasst eine gründliche Inspektion jedes Teils, um sicherzustellen, dass sie die erforderlichen Spezifikationen erfüllen. Teile, die die Inspektion bestehen, werden dann verpackt und für den Versand vorbereitet.

Diese Methode wird aufgrund ihrer Einfachheit und Kosteneffizienz geschätzt. Sie eignet sich besonders für die Herstellung großer Volumina standardisierter Produkte. Durch Anpassung des Formdesigns und der Prozessbedingungen kann sie jedoch auch für kleinere Chargen oder spezifischere Anforderungen angepasst werden.

Wichtige Ausrüstungen für das Kompressionsformen

Das Kompressionsformen erfordert verschiedene Maschinenarten, um eine effiziente Produktion von Gummiteilen zu gewährleisten. Zu den Kernmaschinen gehören:

• Großtonnagenpresse: Diese Pressen variieren stark in ihrer Kapazität, die von 50 bis 1.500 Tonnen reicht und verschiedene Größen und Komplexitäten von Formteilen ermöglicht.
• Heizkammer: Eine spezielle Kammer oder ein Ofen erhitzt das Material auf die für das Formen erforderliche Temperatur.
• Form: Die Form besteht aus zwei Hälften—oberen und unteren—die präzise bearbeitet sind, um die gewünschte Produktform zu erzeugen.
• Automatisierungssysteme: Diese umfassen Fördersysteme, Trichter, Roboterarme, Temperatursteuerungseinheiten und mechanische Auswerfersysteme, die alle darauf ausgelegt sind, den Formprozess zu optimieren.
• Luft: Druckluftsysteme werden eingesetzt, um die Formhohlräume und Teiloberflächen zu reinigen und sicherzustellen, dass sie frei von Ablagerungen sind.
• Heizung: Lange, schlanke zylindrische elektrische Widerstände werden verwendet, um eine konstante Erwärmung aufrechtzuerhalten.

Diese Werkzeuge spielen zusammen eine entscheidende Rolle bei der Einrichtung und dem Betrieb einer Kompressionsformanlage und verbessern sowohl die Produktivität als auch die Produktqualität.

Die Geschichte des Gummi-Kompressionsformens

Das Gummi-Kompressionsformen ist die älteste Technik im Gummiformen und geht auf die 1890er Jahre zurück. Diese Methode wurde von Harvey Firestone entwickelt, der sie zur Herstellung der ersten Konsumgummi-Produkte einsetzte. Seit ihrer Entstehung ist der grundlegende Prozess weitgehend unverändert geblieben.

Das Gummi-Kompressionsformen hat sich weiterhin als zuverlässige Methode zur Herstellung verschiedener Gummiteile bewährt, dank seiner Einfachheit und Effektivität. Diese historische Methode legte die Grundlage für die Entwicklung komplexerer Gummiformtechniken, die heute verwendet werden.

Was sind die Vorteile des Kompressionsformens?

Das Kompressionsformen von Gummi und Silikon bietet mehrere bedeutende Vorteile, die es zu einer bevorzugten Technik in vielen Industrien machen:

• Wartungsfreundlich: Die Einfachheit des Formdesigns macht es einfach zu reinigen und zu warten. Dies reduziert Wartungskosten und Ausfallzeiten im Vergleich zu komplexeren Systemen.
• Hohe Festigkeit und Haltbarkeit: Der hohe Druck, der während des Formens angewendet wird, verdichtet das Material stark und liefert starke, langlebige Teile. Dies stellt sicher, dass Produkte anspruchsvollen Anwendungen standhalten können.
• Designvielfalt: Maßgeschneiderte Formen ermöglichen die Herstellung von Teilen mit unterschiedlichen Dicken und komplexen Merkmalen. Dazu gehören Texturen, Rippen, Stütznoppen, Einfügungen und Befestigungspunkte, die die Funktionalität der Endprodukte verbessern.
• Kein Einspritzkanal: Das Fehlen eines Einspritzkanals in der Form bedeutet, dass keine Markierung auf dem Endprodukt verbleibt. Dies verbessert die ästhetische Qualität und reduziert die Nachbearbeitungskosten.
• Materialflexibilität: Diese Methode ist mit einer breiten Palette von Gummimaterialien kompatibel und ermöglicht so Vielseitigkeit in der Produktion.
• Mehrfachhohlraumproduktion: Kompressionsformen eignet sich gut für Mehrfachhohlraumformen, die es ermöglichen, mehrere Teile gleichzeitig in einem einzigen Zyklus zu formen. Automatisierung und fortschrittliche Maschinen helfen, die Zykluszeiten zu minimieren und die Produktion zu steigern.
• Kosteneffizienz: Das unkomplizierte Werkzeug- und Formdesign im Zusammenhang mit dem Kompressionsformen führt in der Regel zu niedrigeren Anfangskosten. Wenn das Produktionsvolumen zunimmt und Automatisierung möglich ist, sinken die Gesamtkosten pro Einheit, was es wirtschaftlich vorteilhaft für die Massenproduktion macht.

Diese Vorteile verdeutlichen, warum das Kompressionsformen eine grundlegende Methode in der Fertigung bleibt, da es Kosten, Effizienz und Produktqualität ausbalanciert.

Was sind die Einschränkungen des Kompressionsformens?

Das Gummi- und Silikon-Kompressionsformen ist zwar effektiv, hat jedoch seine Einschränkungen:

• Längere Zykluszeiten: Im Vergleich zu schnelleren Formtechniken wie Spritzgießen und Transferformen hat das Kompressionsformen relativ längere Zykluszeiten von bis zu 300 Sekunden. Dies liegt an den verlängerten Zeiten, die für das Anlegen von Druck, das Erhitzen und Abkühlen der Formen erforderlich sind, was die Gesamtproduktionseffizienz verlangsamen kann.
• Gestaltungseinschränkungen: Diese Methode unterstützt die Herstellung komplexer Teile, hat jedoch Schwierigkeiten mit komplizierten inneren Geometrien oder sehr dünnen Wänden. Die Abhängigkeit von vorgeformtem Gummi und offenen Formen schränkt die Designflexibilität ein und begünstigt in der Regel einfachere Formen.
• Herausforderungen bei der Gratebeseitigung: Ein bemerkenswerter Nachteil des Kompressionsformens ist das Auftreten von Graten—überschüssigem Material, das aus der Form austritt. Die Gratebeseitigung kann arbeitsintensiv sein und erfordert oft manuelles Trimmen oder kryogene Entgratung. Diese zusätzlichen Schritte führen zu höheren Kosten und können den Produktionsprozess verkomplizieren.

Diese Einschränkungen unterstreichen die Notwendigkeit einer sorgfältigen Überlegung bei der Auswahl des Kompressionsformens für Gummiteile, insbesondere wenn Designkomplexität und Produktionsgeschwindigkeit entscheidende Faktoren sind.

Geeignete Materialien für das Kompressionsformen von Gummi

Das Kompressionsformen nutzt effektiv eine Vielzahl von Elastomeren, die jeweils spezifische Eigenschaften und Vorteile für unterschiedliche Anwendungen bieten. Hier ist eine Übersicht der geeignetsten Materialien für diesen Prozess:

• Naturkautschuk (NR): Hauptsächlich aus Latex gewonnen, zeigt Naturkautschuk ein hohes Dehnungsverhältnis und ausgezeichnete Elastizität. Er kombiniert Stärke mit wasserabweisenden Eigenschaften und ist daher in verschiedenen Industrien sehr vielseitig einsetzbar.
• Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM): EPDM zeichnet sich durch seine Beständigkeit gegenüber Hitze, Licht und Ozon aus und übertrifft viele natürliche und synthetische Kautschuke in diesen Aspekten. EPDM wird häufig in Dichtungsanwendungen eingesetzt und ist in der Automobil- und Baubranche für Wetterbeständigkeit und Isolierung von wesentlicher Bedeutung.
• Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR): SBR ist bekannt für seine überlegene Abriebfestigkeit und wird häufig dort eingesetzt, wo Haltbarkeit entscheidend ist. Seine Beständigkeit gegenüber Wasserquellung und Kompressionsverformung macht ihn ideal für Anwendungen in der Hochleistungsindustrie.
• Nitrilkautschuk (NBR): Die robuste Natur von NBR macht ihn geeignet für Komponenten, die Beständigkeit gegenüber Ölen und Chemikalien erfordern. Seine hervorragende Kompressions- und mechanische Festigkeit wird in der Automobil- und Industrie-Dichtungsanwendungen geschätzt.
• Silikonkautschuk: Dieser Kautschuktyp bietet außergewöhnliche Temperatur- und Abriebfestigkeit sowie chemische Stabilität und Haltbarkeit. Die Vielseitigkeit von Silikonkautschuk macht ihn zu einem bevorzugten Material in der Medizin-, Automobil- und Lebensmittelindustrie.
• Butylkautschuk (IIR): Butylkautschuk wird aufgrund seiner Flexibilität und Gasundurchlässigkeit sehr geschätzt und ist ideal für Anwendungen, bei denen Luft- und Feuchtigkeitsabschottung erforderlich ist.
• Fluorelastomer-Kautschuk: Dieser Kautschuk zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Flüssigkeits- und Gasdurchlässigkeit aus und ist für Anwendungen erforderlich, die eine hohe chemische und Temperaturbeständigkeit erfordern.

Jedes dieser Materialien bringt spezifische Vorteile für das Kompressionsformen von Gummi und ermöglicht es den Herstellern, das geeignetste Elastomer basierend auf den Leistungsanforderungen und den Umweltbedingungen des Endprodukts auszuwählen.

Technische Eigenschaften

Produkt	Dichte (g/cm²)	Zugfestigkeit (MPa)	Härte (Grad, Shore A)	Temperaturbereich (°C)
Naturkautschuk (NR)	1.15	17	50 (±5)	-20 to +70
Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) Kautschuk	1.11 – 1.13	15.3	65 (±5)	-54 to +150
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)	1.55	3.4 – 20	65 (±5)	-40 to +70
Nitrilkautschuk (NBR)	1.2	15	65 (±5)	-25 to +90
Silikonkautschuk	1.17 – 2.10	7 – 10	30 to 80 (±5)	-60 to +230
Butylkautschuk (IIR)	1.35	8	65 (±5)	-40 to +120
Fluorelastomer-Kautschuk	1.85	3.4 – 13.7	70 (±5)	-1 to +300

Tabelle 1: Technische Eigenschaften verschiedener Elastomere, die im Kompressionsformen verwendet werden

Wie man das richtige Elastomer für das Kompressionsformen auswählt

Bei der Auswahl eines Elastomers für das Kompressionsformen müssen mehrere Schlüsselfaktoren berücksichtigt werden, um die optimale Leistung und Kostenwirksamkeit des Endprodukts zu gewährleisten:

• Materialeigenschaften: Bewerten Sie die Zugfestigkeit, Härte, den Betriebsbereich der Temperatur und die Abriebfestigkeit des Kautschuks. Diese Eigenschaften bestimmen, wie gut das Material unter bestimmten betrieblichen Belastungen und Umweltbedingungen funktioniert.
• Anwendungsanforderungen: Die beabsichtigte Verwendung des Endprodukts beeinflusst die Materialauswahl erheblich. Einige Elastomere glänzen in Hochtemperaturumgebungen, während andere besser für hohe Luftfeuchtigkeit oder chemische Belastung geeignet sind. Es ist entscheidend, die mechanischen Belastungen und Belastungsarten zu bewerten, denen das Produkt ausgesetzt sein wird.
• Kostenwirksamkeit: Budgetbeschränkungen spielen ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Materialauswahl. Berücksichtigen Sie nicht nur die Kosten des Materials selbst, sondern auch die damit verbundenen Verarbeitungs- und Wartungskosten. Die Wahl eines teureren Elastomers kann durch geringere langfristige Kosten gerechtfertigt sein, aufgrund erhöhter Haltbarkeit und reduzierter Wartungsbedürfnisse.
• Umweltverträglichkeit: Es ist wichtig, Materialien auszuwählen, die mit den Umweltbedingungen kompatibel sind, unter denen das Produkt verwendet wird. Dies umfasst Faktoren wie UV-Belastung, Ozonbeständigkeit und den möglichen Kontakt mit aggressiven Substanzen.

Wenn diese Faktoren berücksichtigt werden, wird sichergestellt, dass das ausgewählte Elastomer alle funktionalen, wirtschaftlichen und umweltbezogenen Anforderungen für Ihr Kautschuk-Kompressionsformprojekt erfüllt.

Was ist die Shore?

Die Shore-Härte misst die Härte von Elastomeren, Kautschuken und Kunststoffen. Beim Kompressionsformen ist das Verständnis der Shore-Härte entscheidend, da Kautschukteile im Allgemeinen eine geringere Härte haben als typische Kunststoffteile, was einen der Hauptgründe für den Einsatz des Kompressionsformens darstellt.

Sie wird mit einem Durometer gemessen, einem Instrument, das einen standardisierten Eindringkörper in die Oberfläche des Materials drückt. Der Shore-Härtewert wird bestimmt, basierend darauf, wie stark das Material dem Eindringen widersteht.

Die Shore-Härte im Kompressionsformen beeinflusst:

• Flexibilität: Höhere Shore-Werte deuten auf ein steiferes, härteres Material hin, während niedrigere Werte auf ein weicheres, flexibleres Material hinweisen.
• Haltbarkeit und Abriebfestigkeit: Härtere Materialien zeigen oft eine bessere Abriebfestigkeit, was sie für Anwendungen mit hohem Druck oder abrasiven Bedingungen geeignet macht.
• Elastizität: Weichere Materialien mit niedrigeren Shore-Werten sind elastischer und können nach der Verformung in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, was für Dichtungen, Dichtungsringe und andere flexible Teile entscheidend ist.

Es gibt verschiedene Shore-Skalen für verschiedene Materialarten. Die am häufigsten verwendeten für kompressionsgeformte Gummis und Elastomere sind die Shore-A- und Shore-D-Skalen.

Shore A wird für weichere Elastomere wie Gummi und thermoplastische Elastomere (TPEs) verwendet. Materialien, die auf der Shore-A-Skala getestet werden, sind in der Regel flexibel und kompressierbar. Die Skalenwerte reichen normalerweise von 0 bis 100, wobei 0-30 sehr weiche Gummimaterialien wie gelartige Elastomere anzeigen, 30-60 für mittelweiche Materialien wie Dichtungen, Dichtungsringe und weiche Reifenprofile, 60-90 für härtere Elastomere, die in industriellen Dichtungen, Riemen und Automobil-Dichtungen verwendet werden, und 90-100 für sehr hartes Gummi, das an eine plastikähnliche Steifheit grenzt.

Shore-D-Werte, die normalerweise von 0 bis 100 reichen, werden für härtere Materialien wie starre Kunststoffe und sehr harte Gummis verwendet, wobei 0-30 flexible, aber festere Materialien wie harte Gummiwalzen darstellen, 30-60 für halbstarre Kunststoffe oder hartes Gummi, 60-90 für harte Kunststoffe oder starre Duroplaste, die in strukturellen Komponenten verwendet werden, und 90-100 für sehr harte Materialien, die einer glasähnlichen Härte nahekommen.

ASTM-Gummistandards

ASTM International, früher bekannt als die American Society for Testing and Materials, ist eine weltweit anerkannte Organisation, die technische Standards für eine Vielzahl von Produkten, einschließlich Gummi, entwickelt und veröffentlicht. Diese ASTM-Gummistandards sind für Gummiproduzenten von entscheidender Bedeutung, da sie Maßstäbe zur Bewertung der Qualität und Sicherheit ihrer Produkte bieten.

Ein wichtiger Standard, ASTM D2000, ermöglicht es Käufern und Herstellern, Gummimaterialien mit einer standardisierten Sprache auf der Grundlage physikalischer Eigenschaften zu beschreiben. Diese Spezifikation umfasst ein System aus Zahlen und Buchstaben, das Aspekte wie das Jahr der Revision, Maßeinheiten, Materialqualität, Durometer-Härte und Zugfestigkeit detailliert.

ASTM-Gummistandards erleichtern die effektive Kommunikation zwischen Verbrauchern und Herstellern und stellen sicher, dass Produktspezifikationen klar und allgemein verständlich sind. Dies trägt zur Aufrechterhaltung von Konsistenz und Zuverlässigkeit in der Gummiindustrie bei und verbessert die Produktqualität sowie das Vertrauen der Verbraucher.

Wie man ASTM-Gummistandards liest

Das Verständnis der ASTM-Gummispezifikationen ist entscheidend, um die Materialkonformität und Leistung sicherzustellen. Nehmen wir zum Beispiel die Spezifikation ASTM D 2000-3 M2BG714B14EA14EF11EF31 EO14 EO34 F17. Hier ist die Dekodierung:

• ASTM D 2000: Dies identifiziert den angewendeten Standard.
• -3: Gibt das letzte Überarbeitungsjahr an, 2003.
• M: Gibt an, dass die Messungen in metrischen Einheiten erfolgen.
• 2: Repräsentiert die Qualität des Gummis.
• B: Beschreibt den Typ in Bezug auf die Temperaturbeständigkeit.
• G: Kennzeichnet die Klasse im Zusammenhang mit der Ölschwellenbeständigkeit nach einer angegebenen Dauer und Temperatur.
• 714: Details wie Durometer-Härte und Zugfestigkeit sind hier kodiert.
• B14xxx: Suffixbuchstaben beschreiben verschiedene Eigenschaften des Gummis, wie Wasserbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Reißfestigkeit, Haftung und mehr.

Jedes Segment der Spezifikation liefert wesentliche Informationen über die Eigenschaften des Gummis und die erwartete Leistung unter bestimmten Bedingungen.

Verständnis der Toleranzen beim Gummikompressionsformen

Das Navigieren durch die Toleranzen beim Gummikompressionsformen ist entscheidend, um die gewünschte Produktqualität zu erreichen. Die Association for Rubber Products Manufacturers (ARPM) klassifiziert diese Toleranzen in vier Stufen, von hoher Präzision bis hin zu grundlegenden Ebenen, um eine geeignete Auswahl basierend auf den Produktanforderungen zu erleichtern:

• A1 – Hohe Präzision: Dies ist die strengste Toleranzstufe, die für hochpräzise Anwendungen verwendet wird. Sie erfordert teure Formen, weniger Kavitäten pro Form und strenge Inspektions- und Kontrollmaßnahmen.
• A2 – Präzision: Weniger streng als A1, stellt diese Stufe dennoch Präzision sicher. Sie erfordert eine detaillierte Inspektion, obwohl die Methoden weniger komplex sind als die für A1.
• A3 – Kommerziell: Dies ist eine häufig verwendete Toleranz für kommerzielle Produkte, bei denen eine Standardpräzision für Funktionalität und Leistung ausreicht.
• A4 – Grundlegend: Die am wenigsten strenge Stufe, A4, wird dort verwendet, wo eine gewisse Maßkontrolle erforderlich ist, aber Kosteneinschränkungen eine bedeutende Rolle spielen.

Toleranzen werden weiter in feste und geschlossene Maße unterteilt.

• Feste Maße sind solche, die konstant bleiben und in die Ober- oder Unterseite der Form bearbeitet werden (ohne Trennlinie).

• Geschlossene Maße entstehen, wenn die Formhälften zusammenkommen (mit einer Trennlinie).

Toleranztabellen in Zoll (in) und Millimetern (mm)

Nennmaß (in)	A1 Fest	A1 Verschluss	A2 Fest	A2 Verschluss	A3 Fest	A3 Verschluss	A4 Fest	A4 Verschluss
0 – 0.4	0.004	0.005	0.006	0.008	0.008	0.013	0.013	0.032
0.4 – 0.63	0.005	0.006	0.008	0.010	0.010	0.016	0.016	0.036
0.63 – 1	0.006	0.006	0.010	0.013	0.013	0.020	0.020	0.040
1 – 1.6	0.008	0.010	0.013	0.016	0.016	0.025	0.025	0.045
1.6 – 2.5	0.010	0.013	0.016	0.020	0.020	0.032	0.032	0.050
2.5 – 4	0.013	0.016	0.020	0.025	0.025	0.040	0.040	0.056
4 – 6.3	0.016	0.020	0.025	0.032	0.032	0.050	0.050	0.063
6,3 – darüber			x .004	x .005	x .005	x .008	x .008	x .010

Nennmaß (mm)	A1 Fest	A1 Verschluss	A2 Fest	A2 Verschluss	A3 Fest	A3 Verschluss	A4 Fest	A4 Verschluss
0 – 10	0.1	0.13	0.16	0.2	0.2	0.32	0.32	0.8
10 – 16	0.13	0.16	0.2	0.25	0.25	0.4	0.4	0.9
16 – 25	0.16	0.2	0.2	0.32	0.32	0.5	0.5	1
25 – 40	0.2	0.25	0.32	0.4	0.4	0.63	0.63	1.12
40 – 63	0.25	0.32	0.4	0.5	0.5	0.8	0.8	1.25
63 – 100	0.32	0.4	0.5	0.63	0.63	1	1.1	1.4
100 – 160	0.4	0.5	0.63	0.8	0.8	1.25	1.25	1.6
160 – darüber			x .004	x .005	x .005	x .005	x .008	x .010

Die Auswahl der richtigen Toleranzstufe ist entscheidend, um die Produktleistung mit der Fertigungseffizienz und den Kosten in Einklang zu bringen. Bei Protolis können wir alle diese Toleranzstufen mit höchster Präzision erfüllen und so hochwertige Produkte liefern, die auf die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden zugeschnitten sind.

Was sind die Anwendungen der Gummikompressionsformung?

Der Kompressionsformungsprozess ist vielseitig und eignet sich aufgrund seiner Fähigkeit, robuste, komplexe Formen zu produzieren, für verschiedene Branchen. Hier sind fünf Hauptanwendungen:

1. Automobilindustrie 

Abbildung 2: Automobil-Gummigepresste Teile

Kompressionsformung wird umfassend eingesetzt, um langlebige Automobilteile zu erzeugen, die extremen Bedingungen standhalten. Zu den typischen Produkten gehören Dichtungen, Dichtungen und Schläuche, die für die Fahrzeugmontage und Leistung unerlässlich sind.

2. Medizinische Geräte 

Abbildung 3: Medizinische Gummigepresste Teile

Der medizinische Sektor setzt auf Kompressionsformung, um Komponenten herzustellen, die hohe Präzision und Hygiene erfordern. Beispiele sind Membranen, Ventile und Stopfen, die für medizinische Instrumente und Behälter entscheidend sind.

3. Elektrische Isolierung 

Abbildung 4: Kompressionsgeformte elektrische Isolatoren

Dieser Prozess ist ideal für die Herstellung von isolierten Teilen, die in elektrischen Baugruppen verwendet werden. Produkte wie Isolierstiefel, Kappen und Abdeckungen werden hergestellt, um elektrische Gefahren zu vermeiden und die Sicherheit zu gewährleisten.

4. Konsumgüter 

Abbildung 5: Gummigepresste Uhrenarmbänder

Kompressionsformung wird verwendet, um langlebige und kostengünstige Konsumgüter zu schaffen. Gummigepresste Artikel wie Uhrenarmbänder, Fußbekleidung und Sportartikel werden häufig mit dieser Methode hergestellt.

5. Bauwesen und Sanitärtechnik

Abbildung 6: Kompressionsgeformte O-Ringe

Im Bauwesen wird kompressionsgeformtes Gummi für Schwingungsdämpfer und Fenstertabdichtungen verwendet, um die Gebäudestruktur und Energieeffizienz zu verbessern. In der Sanitärtechnik werden damit Dichtungen und O-Ringe hergestellt, die Lecks verhindern und eine langfristige Haltbarkeit gewährleisten.

Diese Anwendungen zeigen die Anpassungsfähigkeit des Kompressionsgummiformens bei der Herstellung von Teilen, die strengen Industriestandards und vielfältigen funktionalen Anforderungen entsprechen.

Mögliche Oberflächenbearbeitungen für kompressionsgeformte Gummiteile

Die Oberflächenbeschaffenheit von kompressionsgeformten Gummi- und Silikonteilen ist entscheidend für deren Leistung und Langlebigkeit.

Faktoren, die die Oberflächenbearbeitung beeinflussen

1. Qualität der Formoberfläche: : Die Oberflächenqualität der Form ist entscheidend, da sie die Beschaffenheit des geformten Teils direkt beeinflusst. Verschiedene Standards wie SPI (Society of Plastics Industry) und VDI (Verein Deutscher Ingenieure) werden verwendet, um den Poliergrad festzulegen.

• SPI-Oberflächen reichen von A1 (hochglänzend) bis D3 (raue Textur), wobei unterschiedliche Glattheitsgrade durch verschiedene Poliermethoden wie Diamantpolieren für Hochglanz und Trockenstrahlen für raue Texturen erreicht werden.
• VDI-Oberflächen, verwenden hingegen eine numerische Skala (z. B. VDI 12 bis VDI 45), die die Rauheit von Steinpolieren bis hin zu Trockenstrahlen angibt.

2. Art des Gummis: Die Gummiart beeinflusst die Textur und Qualität der Oberflächenbearbeitung. Unterschiedliche Gummis reagieren unterschiedlich auf den Bearbeitungsprozess, wobei einige glattere Oberflächen erreichen als andere. Zum Beispiel kann Naturgummi sehr glatte Oberflächen erzielen, während synthetische Gummis spezifische Bedingungen für optimale Ergebnisse erfordern können.
3. Menge des Formtrennmittels: Die Menge und Art des verwendeten Formtrennmittels können die Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen. Zu viel Mittel kann zu einer matteren Oberfläche führen, während zu wenig dazu führen kann, dass das Gummi an der Form haftet, was eine glatte Oberfläche erschwert. Silikonbasierte Mittel werden in der Regel bevorzugt, da sie wirksam sind und die Oberfläche nur minimal beeinträchtigen.
4. Entgraten: Die Methode zur Entfernung von überschüssigem Material, oder Grat, vom geformten Teil beeinflusst ebenfalls die Oberflächenbeschaffenheit. Techniken wie Schneiden oder Schleifen müssen präzise kontrolliert werden, um Oberflächenschäden zu vermeiden, die das Erscheinungsbild und die Funktionalität des Teils beeinträchtigen können.

Jeder dieser Faktoren muss sorgfältig berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die geformten Gummiteile die erforderlichen Spezifikationen in Bezug auf Funktionalität und Erscheinungsbild erfüllen. Die Auswahl der richtigen Kombination aus Formqualität, Gummiart, Trennmittel und Entgratungsmethode ist entscheidend für das gewünschte Ergebnis.

Klassifikationen der Oberflächenbearbeitung für kompressionsgeformte Gummiteile

Die Association for Rubber Products Manufacturers (ARPM) klassifiziert Oberflächenbearbeitungen in vier Kategorien:

• F1: Dies ist die Oberflächenqualität höchster Güte, die eine glatte, polierte Oberfläche ohne Makel bietet. Sie wird mit hochglanzpolierten Stahlformen erzielt. Die engsten Toleranzen werden für kritische Maße angewandt, und visuelle Mängel wie Trennlinien, Fließspuren und Grat werden nahezu vollständig eliminiert.
• F2: Erlaubt sehr kleine, unpolierte Werkzeugspuren. Es bietet eine polierte Oberfläche, ist jedoch weniger präzise als F1. Einige sichtbare Trennlinien und leichter Grat können vorhanden sein, beeinträchtigen jedoch nicht die Funktionalität des Teils. Häufig verwendet in Automobildichtungen, Dichtungen und Industriebaugruppen, bei denen ein sauberes Erscheinungsbild und zuverlässige Leistung wichtig sind, jedoch nicht auf dem gleichen hohen Niveau wie bei Klasse A.
• F3: Bekannt als „Handelsqualität“, erlaubt größere Trennlinien, Grat und kleinere Oberflächenfehler, solange diese die Leistung oder Funktion des Teils nicht beeinträchtigen. Geeignet für kommerzielle Anwendungen, bei denen die Funktionalität im Vordergrund steht und nicht die Ästhetik, wie z. B. Gummilager, Buchsen und Dichtungen, die in nicht sichtbaren Bereichen eingesetzt werden.
• F4: Niedrigste Oberflächenqualität, bei der die optische Erscheinung keine Priorität hat. Deutlicher Grat, Trennlinien und Oberflächenunregelmäßigkeiten sind zulässig, solange sie die Funktion des Teils nicht beeinträchtigen.

In der Regel reicht F3 für viele Anwendungen aus, es sei denn, eine glattere Oberfläche ist entscheidend für die Funktion oder das Erscheinungsbild des Produkts. Die Wahl einer feineren Oberfläche wie F1 oder F2 erhöht die Werkzeugkosten aufgrund des höheren Präzisionsniveaus, das für die Oberflächenqualität der Form erforderlich ist.

Mögliche Oberflächenbearbeitungsmethoden

Im Folgenden sind einige Bearbeitungsmethoden für kompressionsgeformte Gummiteile aufgeführt, die jeweils darauf abzielen, die Eigenschaften und die Leistung des Endprodukts zu verbessern:

• Fluorierung: This process involves exposing the rubber part to a fluorine gas mixture in order to modify the surface properties. This modification makes the rubber more resistant to weather, temperature, and certain chemicals like solvents. The alteration is only surface-deep, preserving the core properties of the material.
• Reibungsmindernde Beschichtung: Verschiedene Beschichtungen werden aufgebracht, um die Reibung zu verringern und die Verschleißfestigkeit zu verbessern. Die Beschichtungen können gezielt auf bestimmte Bereiche aufgetragen werden, um die Flexibilität in der Fertigung zu erhöhen.
• Beflockung: Diese Technik verwendet künstliche Fasern, die elektrostatisch auf einer Klebstoffschicht ausgerichtet werden. Beflockte Oberflächen reduzieren Reibung, Lärm und Schmutzansammlungen und verbessern die Feuchtigkeitsregulierung, Abdichtung und elektrische Isolierung. Beflockung kann teilweise durch Abdecken der nicht zu behandelnden Bereiche während des Klebstoffauftrags erfolgen.

Jede dieser Methoden wird basierend auf den spezifischen Anforderungen der Anwendung ausgewählt. Bei Protolis bieten wir verschiedene Bearbeitungsoptionen für unsere kompressionsgeformten Gummiteile an. Unser Hauptaugenmerk liegt darauf, die Funktionalität, das Erscheinungsbild und die Leistung unserer Gummikomponenten zu verbessern.

Beste Konstruktionspraktiken für das Pressformen

Das Pressformen muss, wie andere Fertigungsmethoden, ein Gleichgewicht zwischen Qualität und Kosteneffizienz finden. Dieser Abschnitt beschreibt einige wesentliche Praktiken zur Optimierung von Designs für das Pressformen, um niedrigere Kosten mit hochwertigen Ergebnissen zu kombinieren.

5 bewährte Praktiken für gepresste Formteile

Ein effektives Design für die Fertigung (DFM) stellt sicher, dass gepresste Formteile nicht nur einfacher herzustellen sind, sondern auch kosteneffizient und produktionsschnell gefertigt werden können. Hier sind fünf bewährte Praktiken, die beim Entwerfen für das Pressformen zu berücksichtigen sind:

1. Optimieren Sie die Wandstärke: Entwerfen Sie Teile mit moderater Wandstärke (1,3-25 mm oder 0,051-0,98 Zoll), um den Materialverbrauch und die Abkühlzeiten auszugleichen. Dünnere Wände benötigen weniger Material und kühlen schneller ab, wodurch die Gesamtherstellungskosten gesenkt werden.
2. Minimieren Sie Hinterschneidungen: Während das Pressformen vertiefte Merkmale ermöglichen kann, sollten Hinterschneidungen im Design minimiert werden. Hinterschneidungen können komplexe Ausstoßmechanismen wie Schieber erfordern, was die Werkzeugkosten erhöht.
3. Glatte Übergänge: Vermeiden Sie scharfe Ecken und abrupte Änderungen in der Wandstärke, um einen gleichmäßigen Materialfluss und eine gleichmäßige Abkühlung sicherzustellen. Dies trägt dazu bei, die strukturelle Integrität und die ästhetische Qualität des Teils zu erhalten.
4. Strategische Platzierung der Trennlinie: Platzieren Sie Trennlinien sorgfältig, um deren Sichtbarkeit zu minimieren, insbesondere bei Überlaufformen. Berücksichtigen Sie die Auswirkungen von Sichtlinien und Überläufen auf das Erscheinungsbild des Teils, auch wenn es sich nicht um ein kosmetisches Bauteil handelt.
5. Verwenden Sie geeignete Entformungsschrägen: Integrieren Sie geeignete Entformungsschrägen, um eine einfache Entnahme der Teile aus der Form zu ermöglichen, das Risiko von Schäden beim Auswerfen zu reduzieren und die Effizienz des Formgebungsprozesses zu verbessern.

Bei Protolis bieten wir unseren Kunden DFM-Beratung an, um sicherzustellen, dass ihre Designs für das Pressformen optimiert sind. Unsere Expertise hilft dabei, Produktdesigns zu verfeinern, die Herstellbarkeit zu verbessern, Kosten zu senken und die Markteinführungszeit für alle gepressten Formteile zu verkürzen.

Kostenoptimierungen für das Pressformen

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Kosten von Pressformprojekten. Das Verständnis dieser Faktoren ist entscheidend, um die Ausgaben zu steuern, daher lassen Sie uns einen genaueren Blick darauf werfen.

Pressformen vs. Spritzgießen

Das Pressformen und das Spritzgießen sind zwei bedeutende Techniken bei der Herstellung flexibler Teile. Hier sind fünf Hauptunterschiede zwischen diesen Methoden:

• Materialplatzierung: Beim Pressformen wird das Rohmaterial direkt in die offene Formkavität gelegt und anschließend gepresst. Beim Spritzgießen hingegen wird geschmolzenes Material unter hohem Druck in eine geschlossene Form eingespritzt.
• Werkzeugkomplexität: Pressformen sind in der Regel einfacher und kostengünstiger herzustellen als Spritzgussformen, die komplexe Designs benötigen, um das Einspritz- und Kühlsystem unterzubringen.
• Zykluszeit: Das Pressformen hat in der Regel längere Zykluszeiten, da jede Phase (Erwärmen, Pressen, Abkühlen) nacheinander durchgeführt werden muss. Das Spritzgießen profitiert von schnelleren Zykluszeiten durch kontinuierliche, gleichzeitige Prozesse.
• Abfallmanagement: Beim Pressformen entsteht oft mehr Materialabfall in Form von Grat (überschüssiges Material, das aus der Form austritt), der entfernt werden muss. Beim Spritzgießen fällt in der Regel weniger Abfall an, da überschüssiges Material oft sofort wiederverwendet werden kann.
• Konsistenz und Detailgenauigkeit der Teile: Das Spritzgießen ermöglicht eine höhere Detailgenauigkeit und eine gleichmäßigere Qualität der Teile über die gesamte Produktion hinweg, dank kontrollierter Einspritzparameter und Materialfluss. Das Pressformen kann weniger gleichmäßige Konsistenz und Detailgenauigkeit, insbesondere bei komplexeren Geometrien, zur Folge haben.
• Kosten: Das Pressformen erfordert in der Regel geringere Anfangskosten für Werkzeuge, was es für eine Produktion in kleinen bis mittleren Mengen wirtschaftlich macht. Allerdings können die Stückkosten aufgrund längerer Zykluszeiten höher sein. Im Gegensatz dazu hat das Spritzgießen höhere Anfangskosten für Werkzeuge, profitiert jedoch von niedrigeren Stückkosten dank schnellerer Produktionsraten und höherer Effizienz, was es für die Massenproduktion geeignet macht.
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Merkmal	Pressformen	Spritzgießen
Materialplatzierung	Das Rohmaterial wird direkt in die offene Formkavität eingelegt.	Das geschmolzene Material wird unter Druck in eine geschlossene Form eingespritzt.
Werkzeugkomplexität	Einfachere und kostengünstigere Formen.	Erfordert komplexe Formen mit detaillierteren Designs.
Zykluszeit	Länger aufgrund sequentieller Prozessphasen.	Kürzer aufgrund gleichzeitiger Verarbeitungsschritte.
Abfallmanagement	Mehr Abfall in Form von Grat, der entfernt werden muss.	Weniger Abfall, und Überschussmaterial kann oft wiederverwendet werden.
Konsistenz und Detailgenauigkeit der Teile	Weniger Gleichmäßigkeit in der Konsistenz und Detailgenauigkeit der Teile.	Höhere Präzision und Konsistenz in den Details.
Kosten	In der Regel sind die anfänglichen Werkzeugkosten niedriger, aber die Stückkosten sind aufgrund längerer Zykluszeiten höher.	Höhere anfängliche Werkzeugkosten, aber niedrigere Stückkosten dank Effizienz und schnellerer Produktionsraten.

Das Verständnis dieser Unterschiede hilft Herstellern, die am besten geeignete Methode basierend auf ihren spezifischen Anforderungen auszuwählen. Jede Technik bietet einzigartige Vorteile, die sich für verschiedene Anwendungen in der Kunststoff- und Gummiindustrie eignen.

Fazit

Das Gummipressformen ist eine grundlegende Technik in der Fertigungsindustrie, die für ihre Einfachheit und Effektivität bei der Herstellung langlebiger Komponenten mit niedriger Shore-Härte in verschiedenen Branchen geschätzt wird. Trotz seiner Einschränkungen, wie längerer Zykluszeiten und Designbegrenzungen, sind die Vorteile dieser Technik bei der Produktion in kleinen bis mittleren Mengen eindeutig, darunter Kosteneffizienz, geringer Wartungsaufwand und die Fähigkeit, verschiedene Materialarten zu verarbeiten.

Bei Protolis bieten wir hochwertige Gummipressform-Dienstleistungen an, die auf die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden zugeschnitten sind. Wenn Sie auf der Suche nach hochwertigen, präzise geformten Gummiteilen sind, kontaktieren Sie uns noch heute, um zu erfahren, wie unsere Lösungen Ihre Produktionskapazitäten verbessern können.